Balancing Activity and Selectivity in Two‐Electron Oxygen Reduction through First Coordination Shell Engineering in Cobalt Single Atom Catalysts

催化作用 选择性 化学 过氧化氢 电化学 吸附 密度泛函理论 氧气 无机化学 物理化学 计算化学 有机化学 电极
作者
Kai Sun,Ruihu Lu,Yuge Liu,J. K. G. Webb,Muhammad Hanif,Yufei Zhao,Ziyun Wang,Geoffrey I. N. Waterhouse
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
卷期号:64 (5): e202416070-e202416070 被引量:29
标识
DOI:10.1002/anie.202416070
摘要

Abstract The electrochemical two‐electron oxygen reduction reaction (2e − ORR) offers a potentially cost‐effective and eco‐friendly route for the production of hydrogen peroxide (H 2 O 2 ). However, the competing 4e − ORR that converts oxygen to water limits the selectivity towards hydrogen peroxide. Accordingly, achieving highly selective H 2 O 2 production under low voltage conditions remains challenging. Herein, guided by first‐principles density functional theory (DFT) calculations, we show that modulation the first coordination sphere in Co single atom catalysts (Co−N−C catalysts with Co‐N x O 4‐x sites), specifically the replacement of Co−N bonds with Co−O bonds, can weaken the *OOH adsorption strength to boost the selectivity towards H 2 O 2 (albeit with a slight decrease in ORR activity). Further, by synthesizing a series of N‐doped carbon‐supported catalysts with Co‐N x O 4‐x active sites, we were able to validate the DFT findings and explore the trade‐off between catalytic activity and selectivity for 2e − ORR. A catalyst with trans ‐Co‐N 2 O 2 sites exhibited excellent catalytic activity and H 2 O 2 selectivity, affording a H 2 O 2 production rate of 12.86 and an half‐cell energy‐efficiency of 0.07 during a 100‐hours H 2 O 2 production test in a flow‐cell.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
goforit发布了新的文献求助10
刚刚
1秒前
锦鲤完成签到,获得积分10
2秒前
2秒前
阿良发布了新的文献求助30
3秒前
YisShy发布了新的文献求助10
4秒前
cy完成签到 ,获得积分10
6秒前
lzz完成签到,获得积分10
7秒前
7秒前
火力全开完成签到,获得积分10
7秒前
胡姐姐完成签到,获得积分10
7秒前
star完成签到,获得积分10
7秒前
张硕士发布了新的文献求助10
8秒前
9秒前
9秒前
9秒前
Owen应助ss采纳,获得10
11秒前
852应助橘子采纳,获得10
11秒前
混子king发布了新的文献求助10
12秒前
香蕉觅云应助YisShy采纳,获得10
12秒前
wjwqz发布了新的文献求助10
13秒前
13秒前
林夕君发布了新的文献求助10
15秒前
15秒前
16秒前
jiya完成签到,获得积分10
19秒前
林业光魔发布了新的文献求助10
19秒前
luna发布了新的文献求助10
21秒前
研友_Z7mkRL完成签到,获得积分10
22秒前
23秒前
机灵的忆梅完成签到 ,获得积分10
23秒前
Nole应助YisShy采纳,获得10
25秒前
芒果完成签到,获得积分10
27秒前
27秒前
27秒前
科研通AI6.4应助体贴太英采纳,获得10
28秒前
jiya发布了新的文献求助10
29秒前
Eden发布了新的文献求助10
30秒前
12_完成签到,获得积分10
32秒前
luna完成签到,获得积分10
33秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Atlas of Aligner Treatment and Planning A Case-Based Approach 1000
Geist der Kunst und Kultur 1000
悉尼大学博士学位论文,题目:Modelling and testing of one-sided stitched laminated composites. 作者:Kristopher P. Plain 700
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 510
丝光沸石活性位点定向调控及其二甲醚羰基化性能研究 500
A Concise History of the World, 2nd Edition 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7422005
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9025008
关于积分的说明 19226172
捐赠科研通 7051985
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3235184
关于科研通互助平台的介绍 2398153
邀请新用户注册赠送积分活动 2217590